JPS6055978B2 - 電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔のエツチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔のエッ
チング方法に関する。

詳しくは、電解エッチング液として、塩素イオンおよ
びトリポリリン酸塩を含む水溶液を用いることにより、
電解コンデンサ陽極用アルミニウムー箔を高い粗面化率
で電解エッチングする方法に関する。

電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔は、従来から、
高純度の２次電解アルミニウム（Ξ層電解Ａｌ一魯Ｉｒ
斗１−上−−１・１ヨ 、、、−１．４セ ４、、、、
｜、１、ＩＬ、上）を素材としたアルミニウム箔を表面
処理して製造されている。

その代表的な方法によれば、２次電解アルミニウムの
スラブを熱間圧延で約５−の厚さまで圧延し、次いで冷
間圧延で約Ｏ、５ｍ７７Ｉの箔地となし、さらに冷間の
箔圧延により所望の厚さの箔とする。

箔の厚さは用途により異なるが、通常、１００Ｖ以下の
低圧コンデンサ用は６０〜９０μ内外、１５０Ｖ以上の
高圧コンデンサ用は１００μ内外である。箔は次いで表
面に凹凸を与えて実質的な表面積を増加させるため、箔
に電解エッチングを施し、その後陽極酸化して表面に誘
電体皮膜を形成させ、陽極用アルミニウム箔とする。
アルミニウム箔のエッチングは、塩素イオンを含む水溶
液中で、直流または交流を用いて行なわれる。

すなわち、低圧コンデンサ用アルミニウム箔は、塩酸
を主体とし、必要に応じて硝酸、リン酸、硫酸等を含む
水溶液中で、交流電解エッチングされ、また、高圧コン
デンサ用アルミニウム箔は塩化ナトリウムを含む水溶液
中で直流電解エッチングされる。

このエッチング処理により、アルミニウム箔は粗面化
されて表面積が増大する。

アルミニウム箔の表面積量は、電解処理における電気量
に比例するが、電気量が多すぎると、箔の粗面化が進行
し過ぎて箔厚が薄くなり、箔が破断することとなる。そ
こで、アルミニウム箔のエッチングは、通常、箔が破断
しない最大限の電気量で行なわれる。しかし、エッチン
グを最大限の電気量で行なつた場合でも、箔の一部にお
いて、粗面化が十分進行せず、この結果表面積量の少な
い箔が生成することがある。

そこで、本発明者らは、アルミニウム箔を安定して高い
粗面化率でエッチングして、その表面積量を増大させる
電解エッチング方法について検討した結果、塩素イオン
を含む電解エッチング液に適量のトリポリリン酸塩を添
加することにより、高い粗面化率でアルミニウム箔をエ
ッチングし得ること、および常に安定した粗面化効果が
得られることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明の目的は、電解コンデンサ陽極用アル
ミニウム箔を、高い粗面化率て安定して電解エッチング
することであり、この目的は、塩素イオンおよびトリポ
リリン酸塩を含む水溶液中でアルミニウム箔に電解エッ
チングを施すことによつて達成される。

次に、本発明を詳細に説明する。

本発明方法により処理されるアルミニウム箔は、１次電
解アルミニウム（アルミナの電解により製造されるアル
ミニウム）または２次電解アルミニウムを素材として製
造される。

アルミニウム箔を製造するには、例えば、アルミニウム
溶湯から、縦型または横型の半連続鋳造法によりスラブ
．を鋳造し、次いで、このスラブを熱間圧延、冷間圧延
、さらに箔圧延を経て厚さ６０〜１２０ｐの箔とする。
アルミニウム箔を製造する別法として、２個の回転する
鋳造用ロールまたは走行する１対のベル．トなどの駆動
鋳型間に配置されたノズルを経て、上記駆動鋳型間にア
ルミニウム溶湯を導入する板の製造法、所謂、直接連続
鋳造圧延法による板を素材とする方法が知られている。

この方法では、アルミニウム溶湯から直接厚さ３〜２５
？の板を鋳一造し、次いで、冷間圧延、箔圧延により６
０〜１２０μの厚さの箔を製造する。この方法によれば
箔中の不純物元素による晶出物の量が少なく、且つ、そ
のサイズも小さくなるので箔の電解箔特性、特に洩れ電
流特性が良好となるという利点がある。

この場合、鋳造速度は０．８〜１．４ｍ／分、溶湯温度
は６８０〜７１０℃が適当である。２次電解アルミニウ
ムを素材とするアルミニウム箔に、本発明方法によるエ
ッチング処理を施せば、安定して箔表面を粗面化するこ
とができる。

一方、１次電解アルミニウノ、（純度９９．８〜９９．
９８％、不純物元素として、０．０１〜０．１重量％の
鉄、０．０１〜０．１鍾量％の珪素、０．００１〜０．
０１重量％の銅、０．００１〜０．０１重量％のチタン
などを含有。）を素材とするアルミニウム箔に、本発明
方法によるエッチング処理を施す場合には、１次電解ア
ルミニウム中の不純物元素、とくにチタンはエッチング
処理による箔表面の有効な粗面化の進行を妨げるので、
１次電解アルミニウム中のチタンを除去し、チタン含有
量を５ｐｐｍ以下とくに、２ｐｐｍ以下とすることによ
り、チタンの上記粗面化に及ぼす影響を低減させること
が望ましい。チタンを除去するには、例えば７５０〜８
００℃のアルミニウム溶湯にホウ素を添加してアルミニ
ウム中のチタンとホウ素との化合物を生成させ、次いで
溶湯を２〜２峙間静置することによりチタン−ホウ素化
合物を溶湯下部に沈降させ、溶湯の上澄部分を採れば良
い。

この場合、溶湯を静置する代りに、遠心分離機により溶
湯中のチタン−ホウ素化合物の沈降を促進させても良い
。溶湯に添加するホウ素としては、アルミニウム−ホウ
素母合金またはホウ弗化カリウムを用いることが好まし
い。

また、アルミニウム溶湯からチタンを除去する方法とし
てアルミナの電解還元槽における電解浴中にホウ素を添
加し、還元槽下部に形成されるアルミニウムメタル層で
チタン−ホウ素化合物を形成させ、同様にアルミニウム
メタルからチタンを分離する方法を採用することもてき
る。

電解浴中に添加するホウ素としては三酸化ホウ素が好ま
しい。なお、アルミニウム中に含有されるチタン量が６
〜５０ｐｐｍ程度であれば、ホウ素を存在させることに
より、チタンによる陽極箔の静電容量の低下を有効に防
止することができるので、この場合は、アルミニウム中
のチタンを除去する代りにアルミニウム中にホウ素を添
加してもよい。

アルミニウム箔中のホウ素量は、箔中のチタン量に基づ
き、下記式の範囲内に入るように決定することが望まし
い。

箔中のチタン量（重量％）×０．５≦箔中のホウ素量（
重量％）≦箔中のチタン量（重量％）×５上記１次電解
アルミニウムを素材とする箔を本発明方法で処理するこ
とにより、粗面化率を極めて高くすることができ、また
、安定した粗面化効果が得られる。

このようにして製造したアルミニウム箔は焼鈍処理によ
り軟化させたのち、エッチング処理を施す。

本発明方法で用いられる電解液は、塩素イオンおよびト
リポリリン酸塩を含む水溶液である。

水溶液中のトリポリリン酸塩の濃度は高すぎても、低す
ぎても、高い粗面化率が得られず、また、粗面化の効果
も不安定となるので、その濃度は通常０．００１〜０．
０１モル／１１好ましくは、０．００２〜０．００６モ
ル／ｅである。トリポリリン酸塩としては、工業的には
、トリポリリン酸ナトリウムが好適に用いられる。

交流電解エッチング液では、塩素イオンを含む水溶液と
して塩酸水溶液が用いられる。塩酸濃度は０．５〜３．
０モル／ｆの範囲で適宜決められる。また、粗面化効果
を安定させるため、必要に応じて、上記エッチング液に
硝酸、リン酸、硫酸またはシユウ酸などを添加してもよ
い。水溶液中の硝酸濃度は０．０１〜０．２モル／′、
リン酸濃度は０．０１〜０．１モル／ｆ１硫酸濃度は５
０〜５００ｐｐｍ１シユウ酸濃度は０．００５〜０．１
５モル／ｌが適当である。直流電解エッチング液では、
塩素イオンを含む水溶液として塩化ナトリウム水溶液が
用いられる。塩化ナトリウム濃度は、通常、０．５〜８
モルの範囲で決められる。また、粗面化効果を安定させ
るため、必要に応じて、このエッチング液に、０．１〜
２重量％の硫酸ナトリウムまたは１〜７重量％のホウ酸
等を含有させてもよい。

これらの電解エッチング液を用いてアルミニウム箔をエ
ッチングする場合、液温は３５〜５５℃、電流密度は４
０〜７０Ａ／Ｄ７７ｌ′、エッチング時間は１〜３分間
の範囲から適宜選択される。

エッチング処理後、アルミニウム箔に陽極酸化処理を施
して表面に誘電体皮膜を形成させ、アルミニウム陽極箔
とする。

本発明のエッチング方法により処理して製造したアルミ
ニウム陽極箔は、箔の表面積が大きいため、優れた電解
箔特性を有する。

次に、本発明を実施例により、具体的に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。

実施例１〜３および比較例１ チタンを一部分離除去した１次電解アルミニウム地金（
純度９９．９３％、鉄含有量：０．０４重量％、珪素含
有量：０．０鍾量％、チタン含有量：０．０００１重量
％、銅含有量０．００踵量％）を素材として製造した厚
さ６５μのアルミニウム箔に真空中４００℃で２時間焼
鈍処理を施したのち、トリポリリン酸ナトリウムを種々
の濃度で含む下記組成の水溶液を用いて上記アルミニウ
ム箔に下記条件で交流電解エッチング処理を施した。

液組成 塩 酸 １．９６モル／ｅリン酸
０．０６モル／ｅ硝 酸
０．０２モル／ｅ硫酸 １００
ｐｐｍシユウ酸 ０．０１モル／ｌト
リポリリン酸ナトリウ１１０．００２モル／Ｆ，Ｏ．Ｏ
Ｏ４モル／ｆおよ び０．００
６モル／ｅエッチング条件電流密度
５０Ａ／ｄイ液 温 ５３
゜Ｃ処理時間 ２分４０秒エッチン
グ処理後、これらの箔を洗浄し、それぞれ２０Ｔｗｔ×
５ｈの大きさの箔片に切断した。

次いで、これらの箔片に下記条件でｌ紛間化成処理を施
し、箔片を５５０℃で２分間加熱乾燥したのち、再び同
一条件で５分間化成処理を施し、箔表面に酸化アルミニ
ウムの誘電体皮膜を形成させた。化成処理条件化成液：
ホウ酸１００ｙ＋２８％アンモニア水３．５ｍｔ＋純水
１ｅ化成温度：７０℃ 化成電圧：１５■、５０■および１００■この後、誘電
体皮膜を形成させた箔片を２０℃の５％ホウ酸アンモン
水溶液中に移し、交流プリンジにより静電容量を測定し
た。

また、比較のため、前記エッチング処理において、トリ
ポリリン酸ナトリウムを全く含まない水溶液を用いて前
記条件でエッチング処理したアルミニウム箔に、同様に
誘電体皮膜を形成させ、得られた箔片の静電容量を測定
した。

これらの結果を表１に示す。

表１から明らかなように、トリポリリン酸ナトリウムを
含む電解液を用いてエッチングすることにより、安定し
て高静電容量の陽極箔が得られる。

実施例４および比較例２ ２次電解アルミニウム地金（純度９９．９９２％、鉄含
有量：０．００３重量％、珪素含有量：０．００３重量
％、銅含有量：０．００２重量％）を素材とした厚さ６
５μのアルミニウム箔に、真空中４００℃で２時間焼鈍
処理を施したのち、これを実施例１と同一条件でエッチ
ングし、次いで、化成電圧１００Ｖで箔に誘電体皮膜を
形成させ、陽極箔を製造した。

以後、上記方法を繰り返し、計１２片の陽極箔を得、こ
れらの静電容量を測定した。測定した静電容量の値に基
づいて計算した相加平均値および標準偏差値を表２に示
す。また、比較のため、電解液として、比較例１におけ
る電解液（トリポリリン酸ナトリウム含有せず）を用い
た以外は上記方法と全く同様にして１２片の陽極箔を製
造し、次いで、これらの箔の静電容量を測定し、測定し
た静電容量の値に基づいて、相加平均値および標準偏差
値を計算した。

これらの結果を同じく表２に示す。表２から明らかなよ
うに、トリポリリン酸ナトリウムを含む電解液を用いる
ことにより、得られる陽極箔の静電容量の値を安定させ
ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩素イオンおよびトリポリリン酸塩を含む水溶液中
   で、アルミニウム箔に電解エッチングを施すことを特徴
   とする電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔のエッチン
   グ方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、水溶液
   が塩酸を含むものであることを特徴とする電解コンデン
   サ陽極用アルミニウム箔のエッチング方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
   いて、水溶液中のトリポリリン酸塩の含有量が０．００
   １〜０．０１モル／ｌであることを特徴とする電解コン
   デンサ陽極用アルミニウム箔のエッチング方法。